Question

2．從煤、石油、天然氣的脫硫過程中產生的含H₂S的酸性氣體中回收硫，常用克勞斯法．一種改進的新工藝流程如下：

已知：2級還原反應器的目的是將過量的SO₂及硫蒸氣全部轉化為H₂S．
回答下列問題：
（1）在燃燒爐中將約1/3的H₂S燃燒生成SO₂的化學方程式為2H₂S+3O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2SO₂+2H₂O．工藝中廢熱鍋爐的主要作用是回收利用燃燒產生的部分熱量．
（2）在Ⅰ級反應器中生成的SO₂與剩余的H₂S生成S的化學方程式為2H₂S+SO₂=3S↓+2H₂O．燃燒爐中只燃燒掉1/3H₂S的目的是減少H₂的用量．
（3）一種冷卻器結構如圖，兩種不同流體采用逆流原理，其優點是熱交換效率高．
（4）選擇性氧化反應器中通適量空氣發生反應的化學方程式為2H₂S+O₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$2S↓+2H₂O．
（5）硫黃罐的尾氣經石灰乳處理后排放，石灰乳的作用是吸收極少量的H₂S及SO₂，防止污染大氣．
（6）現有含H₂S體積分數為80%的酸性氣體22.4m³（標準狀況），最終回收到的純度為96%的單質硫25.0Kg，則硫的回收率為93.75%．

Answer 1

分析 （1）在燃燒爐中將約1/3的H₂S燃燒生成SO₂，反應物為硫化氫，產物為二氧化硫和水；設置廢熱鍋爐產生蒸汽、供熱或發電；
（2）硫化氫和二氧化硫反應生成硫和水，燃燒爐中只燃燒掉1/3H₂S的目的是減少H₂的用量；
（3）冷卻器兩種不同流體采用逆流原理，能提高熱交換效率；
（4）選擇性氧化反應器中通適量空氣，硫化氫和氧氣部分反應生成硫和水；
（5）石灰乳成分為氫氧化鈣，能吸收二氧化硫、硫化氫，減少對空氣的污染；
（6）根據硫原子守恒，計算出理論生成硫的質量，根據回收率=$\frac{實際產量}{理論產量}$×100%計算．

解答 解：（1）硫化氫和氧氣反應生成二氧化硫和水，反應方程式為：2H₂S+3O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2SO₂+2H₂O，工藝中廢熱鍋爐回收利用燃燒產生的部分熱量，可充分利用反應放出的熱能來降低生產成本，
故答案為：2H₂S+3O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2SO₂+2H₂O；回收利用燃燒產生的部分熱量；
（2）硫化氫和二氧化硫發生硫價態歸中反應，H₂S中S元素的化合價升高，被氧化，反應生成硫和水，反應的方程式為：2H₂S+SO₂=3S↓+2H₂O，燃燒爐中只燃燒掉1/3H₂S的目的是減少H₂的用量，
故答案為：2H₂S+SO₂=3S↓+2H₂O；減少H₂的用量；
（3）在熱交換中，冷的和熱的兩種不同流體，采用逆流的方法進行熱量的交換，能使熱量交換從分，能提高熱交換效率，
故答案為：熱交換效率高；
（4）硫化氫和不足量的氧氣反應生成硫和水，反應方程式為：2H₂S+O₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$2S↓+2H₂O，
故答案為：2H₂S+O₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$2S↓+2H₂O；
（5）硫黃罐的尾氣，含極少量的H₂S及SO₂，石灰乳成分為氫氧化鈣，能吸收二氧化硫、硫化氫，經石灰乳處理后排放，吸收極少量的H₂S及SO₂，防止污染大氣，
故答案為：吸收極少量的H₂S及SO₂，防止污染大氣；
（6）含H₂S體積分數為80%的酸性氣體22.4m³（標準狀況），硫理論產量為$\frac{22.4×1{0}^{3}L×80%}{22.4L/mol}×32g/mol$=25600g，最終回收到的純度為96%的單質硫25.0Kg，回收率=$\frac{實際產量}{理論產量}$×100%=$\frac{25600g}{25.0Kg×96%}$=93.75%，
故答案為：93.75%．

點評 本題考查含H₂S的酸性氣體中回收硫工藝，掌握硫及其化合物的性質是解答關鍵，（6）計算注意原子守恒的應用，題目難度中等．